机器人与自动化技术研究

机器人与自动化技术研究

王时斌

东莞新友智能科技有限公司 广东东莞 523000

摘要：在我国经济的不断发展的大背景下，我国各行各业发展迅猛。我国的科技行业作为一个新兴行业，它的进步对于推动其余行业的进步有着不可替代的重要作用。而科技发展中，机器人与自动化技术是其重要产物之一。本文就对机器人与自动化技术进行了简单的研究。

关键词：机器人自动化技术

引言：

当前我国对机器人需求量大，而机器人市场大部分都被跨国公司占有，想要未来更好的发展，就需要加强机器人与自动化技术的研究。机器人的控制系统相当于大脑，能够接受传感信息并下达指令；机器人的传感系统相当于神经，能够将外部信息传递给机器人的大脑。机器人的控制系统与传感系统也是机器人与自动化技术的关键所在，因此本文重点对以上两项技术进行了研究。

1.机器人与自动化技术概况

机器人技术是电子、机械、材料、计算机、自动化技术、仿生学、通信技术等多种技术的融合，是机、电、仪一体化的产物，能够有效协助或取代人类开展社会生产实践等一系列活动。这种机器具有大脑、身体、动作三大特征，能够对动物和人类的行为进行模仿。通常，一个机器人由以下五部分组成：一套马达装置（也可以称为肌肉系统，能够实现机器人完成动作和移动）、一套可移动的身体结构、一套传感器系统（也可以称为感官系统）、一套计算机系统（也可以称为大脑系统）、电源（也可以称为能源系统）。机器人系统通常是由四部分组成：执行器（例如机械手）、控制器、任务、环境。而一般情况下，自由度、作业空间、动作形态、运动速度、承载能力以及位置精度是工业机器人的重要指标^[1]。

智能机器人是一种能够进行感觉和识别，并且能够对自身行为进行自主控制的自动化机器，具有感知能力、规划能力、动作能力以及协同能力；而目前我国应用较多的机器人主要的工业机器人，在工业生产过程中工业机器人不仅能进行简单的抓取、搬运、分拣、上下料，除此之外还能对产品进行包装、喷涂、打磨抛光、切割甚至是装配机焊接工作都能顺利完成。而就目前情况来看，通用机器人的能力和性价比都有所提高，可以在末端连接操作器湖综合其他辅助设备，在控制器内写入一定的编程或者控制方案就可以实现一定的功能，因此，过去对机器人进行细分的趋势在逐渐减弱。最后。机器人的更新迭代是发展的大势所趋，无论是机器人采用的器件还是控制机器人的方式，都相较以往有所更新。单从工业机器人来看，动作形态上使用关节型机器人的频率较多，而且联型机器人的数量也在逐步增加。

2.控制系统

2.1交流伺服系统

机械手对于机器人来说起到作用就好比了人类的手臂和手之间的关系。机器人机械手手臂的长短决定了机器人最远能够覆盖到的距离，而手腕则对机器人的姿态产生影响，所以对一个机器人或者机械手来说，至少要具备六个自由度包括三个位置自由度和三个姿态自由度，这样才能保证机器人能够正常进行工作，换句话来说就是一个机器人或者机械手想要实现正常工作的目标起码需要六个交流伺服电动机进行驱动，才能控制机器人或者机械手手臂和手的正常运作。而交流伺服器具有较高的转速，要想与机械结构相连就必须要经过减速器的作用。因此，目前状况下伺服电动机经常与减速器共同组合成一个伺服机构。另一方面，我国作为永磁体原料稀土金属的生产大国，在交流永磁电动机使用方面使用数量较多，进而使我国机器人产业得到了较大的发展。目前我给你机器人含孤儿使用的交流伺服系统是将位置环、速度环以及电流环三环闭环形成的三环系统，三环均为PI比例积分调节，即实现无差调节^[2]。

2.2控制器

我国机器人控制器的组成一般是由一台工控机IPC，主CPU为32位中央处理器构成。一般情况下，机器人就地部分有内置PLC，IPC是外置的一个工作台或箱体。软件功能可分为编程操作软件、维护功能软件、安全软件以及变成功能软件。而从控制角度来看，以上自动化级再向上是几何模型、动态模型的控制模式级和策略模型的人工智能级^[3]。

2.3机器人高级控制

高级控制能够解决一些现代控制与经典反馈控制解决不了的难题，通常是指较为先进的机器人中的自适应控制、变结构控制以及智能控制。其中，变结构控制是一种简单有效的控制方法；自适应控制包括矫正自适应、模型参数自适应以及线性摄动自适应控制；而智能控制是近期才形成的，是在自动控制与人工智能交接领域形成发展的一门新学科，在实际应用中有多指灵巧手的神经控制、机器人自适应模糊控制等。

3. 机器人传感器

机器人传感器一般包括内外两种，内传感器是安装在机器人上的传感器，称作是环境一部分的传感器为外传感器^[4]。

3.1内传感器

1. 位置传感器

直线移动的传感器有两种，分别是可调变压器与电位计式器；角位移传感器除了上述两种外还有光电编码器。光电编码器中的增量式编码器通常应用于零位模糊的位置；光电编码器中的绝对编码器能够获取编码器初始位置的驱动轴瞬时角度值，通过对调整伺服控制的给定值防止机器人启动剧烈运动。

2. 速度和加速度传感器

速度传感器测量旋转运动速度与平移速度，利用光电方法等位移导数，检测旋转频率与脉冲数目，求出旋转角度，也就是转速；加速度传感器用于工业机器人的动态信号测量，通常由速度测量进行推演。

3. 力觉传感器

主要是对两物体之间的作用力与力矩的三个分量进行测量。理想的机器人传感器是半导体应力计，是粘接在依从部件上的。力觉传感器还有金属电阻型、半导体型等。

3.2外传感器

通常来说，过去的工业机器人不具备感觉外部的能力，而新一代的机器人则利用外部传感器实现了反应环境变化的能力。

1. 触觉传感器

常用型式是微型开关，还有隔离式双态接触传感器、矩阵传感器、人工皮肤以及单模拟量传感器。

2. 应力传感器

让机器人能够感知到实际的接触、在哪里接触、有多大的力。

3. 接近度传感器

通过接近度传感器用遥感的方法测量接近度，能够有效避免由于对工作场地的位置信息以及不适当的轨迹规划导致的机器人工作不当引起损坏。接近度传感器包含有源传感器与无源传感器，因此，要有自然信号源与人工型号的发射器与接收器。

4. 声觉传感器

声波传感器是检查声波存在以及声波的分析，来辨析自然语言中词汇和语音的辨析。

5. 接触式或非接触式温度传感器

当前常用的有热电阻、热电偶，除此之外热电电视摄像机测量感觉温度图像方面也有很不错的发展。

6. 滑觉传感器

用于物体的滑动检测，当机器人抓未知物体时，握力不够时产生滑动，通过对这种滑动信号的检测，机器人可以适当的提高握力值来抓住物体。当前有利用晶体接收器与利用光学系统两种类型的滑觉传感器^[5]。

7. 距离传感器

距离传感器近年来发展迅速，应用于智能移动机器人，包括激光测距仪、声呐传感器等。

8. 视觉传感器

视觉传感器类似工业自动化仪表，发展十分迅速。例如多种工业相机、摄像机的处理软件以及数据通信接口等。机器人视觉包括图像识别与图像处理，现已经发展成为一门科学。

结束语：当前，人们无论是在工作、学习还是生活中都越发地依赖科技，因此，我们要认清科技的力量以及优势，重视科技的发展，利用机器人与自动化技术就有独到的优势，让这项技术能够更好地被广泛应用，以提高社会生产与社会发展。

参考文献

1. 吴长庚.机械设备制造中自动化技术及工业机器人的应用研究[J].山东工业技术，2019,284(06):20+37.

2. 王田苗.国家863计划先进制造与自动化技术领域机器人技术主题发展战略的若干思考[J].机器人技术与应用，2018,03(3):2-2.

3. 王厚勇，张文佳，辛磊磊，等.机器人与自动化技术在生产线智能化改造中的应用[J].汽车工艺师，2017(3).